El moho y las enfermedades causadas por hongos pueden afectar en gran medida la vida útil de las frutas y verduras. Sin embargo, algunos hongos benefician a sus huéspedes al ayudar a la supervivencia de las plantas.
Colletotrichum tofieldiae (Ct) es un moho de raíz que normalmente apoya el desarrollo continuo de la planta incluso cuando la planta carece de fósforo, un nutriente importante para la fotosíntesis y el crecimiento. Los investigadores han estudiado una cepa patógena única de hongo, llamada Ct3, que a la inversa inhibe el crecimiento de las plantas. Su investigación se publica en Nature Communications .
Al comparar las cepas de Ct beneficiosas y dañinas, descubrieron que la activación de un único grupo de genes del metabolismo secundario del hongo determinaba el impacto negativo del hongo en la planta huésped . Cuando el grupo se vio alterado, ya sea genéticamente o por un cambio en el medio ambiente, el comportamiento de los hongos pasó de inhibir el crecimiento a promoverlo. Comprender mecanismos como este podría ayudarnos a reducir el desperdicio de alimentos aprovechando el papel beneficioso que los hongos pueden tener en los alimentos.
Cuando las fresas frescas se vuelven peludas por el moho o las uvas se vuelven grises y se marchitan en el fondo del frutero, siempre es un poco decepcionante y desagradable. El culpable suele ser un hongo patógeno llamado Botrytis, que devasta los cultivos alimentarios en todo el mundo y se propaga fácilmente por el viento y el suelo.
Sin embargo, hay muchos hongos que tienen una relación menos destructiva con sus plantas hospedantes , llegando incluso a formar asociaciones que pueden ayudar a que la planta prospere. Promover las características beneficiosas de los hongos y suprimir resultados indeseables (como la fruta con moho) ayudaría enormemente a la seguridad alimentaria mundial y ayudaría a reducir una enorme cantidad de desperdicio de alimentos .
«Los hongos asociados a las plantas muestran estilos de vida de infección variados que van desde mutualistas (beneficiosos) hasta patógenos (dañinos) dependiendo del entorno del huésped. Sin embargo, los mecanismos por los cuales estos microbios transitan a lo largo de estos diferentes estilos de vida siguen siendo poco conocidos», dijo el profesor asociado Kei Hiruma de la Escuela de Graduados en Artes y Ciencias de la Universidad de Tokio.
«Analizamos información genética de diversas cepas de un hongo de raíz llamado Colletotrichum tofieldiae mediante análisis transcriptómico comparativo, lo que nos permitió estudiar las diferencias en la expresión genética entre cada cepa. Sorprendentemente, encontramos que un solo grupo de genes del metabolismo secundario del hongo, llamado ABA-BOT , únicamente determina si el hongo exhibe rasgos patógenos o mutualistas hacia la planta huésped».
Colletotrichum tofieldae es un hongo que normalmente beneficia a las plantas cuando sufren una deficiencia de fósforo, ayudándolas a prosperar a pesar de la falta de este nutriente vital. Incluso se ha demostrado que aumenta el crecimiento y el rendimiento de cultivos económicamente importantes como el maíz y los tomates. En este estudio, el equipo multiinstitucional utilizó thale berro como planta huésped y obtuvo seis cepas de Ct de diferentes ubicaciones geográficas para infectarla.
Cinco cepas promovieron significativamente el crecimiento de las plantas , como se esperaba, pero se descubrió que una sexta, llamada Ct3, suprimía la absorción de nutrientes, inhibía el crecimiento de las plantas y provocaba síntomas de enfermedades. Entonces, ¿qué provocó este cambio tan drástico?
«Identificamos dos puntos clave: primero, en el lado de los hongos, que Ct3 activa el grupo de genes de biosíntesis ABA-BOT; y segundo, en el lado de las plantas, que Ct3 induce las vías de señalización ABA de la planta huésped, a través de las cuales el hongo inhibe el crecimiento de las plantas. «, explicó Hiruma. Los investigadores descubrieron que tanto las cepas patógenas como las mutualistas de Colletotrichum tofieldae contienen el grupo de genes ABA-BOT, pero las cepas mutualistas no lo expresaban, es decir, los genes no estaban activados.
El descubrimiento fue una sorpresa, ya que convencionalmente se pensaba que los patógenos y los mutualistas tenían características distintas, pero estos hallazgos sugieren que están estrechamente relacionados.
Cuando se interrumpió el grupo de genes, ya sea a nivel genético o cambiando el entorno de la planta, el Ct3 dejó de ser patógeno e incluso se volvió beneficioso para el huésped, promoviendo el crecimiento de las raíces. Aunque se necesitan más estudios, parece que el grupo de genes ABA-BOT puede contribuir a la patogénesis en diversos hongos más allá de las especies Ct.
Por ejemplo, puede estar implicado en la patogénesis de la Botrytis que afecta a las frutas y verduras de nuestro hogar.
«Si obtenemos una comprensión integral de los mecanismos reguladores que gobiernan el grupo de genes del metabolismo secundario de los hongos, podemos idear un método para suprimir selectivamente la patogénesis potencial en hongos que de otro modo serían beneficiosos, optimizando su utilización en la agricultura y aprovechando todo el potencial de la diversidad microbiana presente de forma natural. en los ecosistemas del suelo», afirmó Hiruma.
«Me he dado cuenta de que incluso los patógenos pueden exhibir características no dañinas durante una parte importante de sus ciclos de vida. De hecho, estoy empezando a contemplar la posibilidad de que lo que tradicionalmente llamamos patógenos pueda en realidad funcionar como microbios beneficiosos en otras condiciones. «
Más información: Un grupo de genes de biosíntesis de sesquiterpenos fúngicos fundamental para la transición mutualista-patógeno en Colletotrichum tofieldiae, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40867-w
